Tháng 8 năm 1985, Trường THPT Kỹ thuật Bắc Thanh Oai được thành lập theo quyết định số 553 của UBND tỉnh Hà Sơn Bình. Cơ sở vật chất ban đầu phải thuê mặt bằng của hợp tác xã sơn mài Huyền Kỳ thuộc xã Phú Lãm, huyện Thanh Oai với 6 phòng học và một phòng làm việc. Khu vực tuyển sinh gồm: Bích Hòa, Cự Khê, Phú Lương, Phú Lãm, Đồng Mai, Biên Giang và 1 xã của huyện Hoài Đức là Yên Nghĩa. Năm học đầu tiên trường chỉ có 4 lớp 10 cộng với 2 lớp 11 từ trường THPT Thanh Oai B chuyển xuống theo địa bàn, tổng cộng có 6 lớp - 303 học sinh với 20 cán bộ giáo viên và 3 lãnh đạo.

Ngày 7 tháng 1 năm 1987, UBND tỉnh Hà Sơn Bình ký quyết định giao đất cho trường. Tổng diện tích là 11.280m2 thuộc thôn Quang Lãm, xã Phú Lãm, huyện Thanh Oai. Do chỉ xin kinh phí xây được 4 phòng học thiếu phòng học nên vẫn phải học ở 2 nơi; cho đến năm học 1990-1991, trường mới được cấp kinh phí xây trường.

Năm 1991, UBND huyện Thanh Oai và Sở giáo dục đào tạo Hà Tây đổi tên trường THPT Kỹ thuật Bắc Thanh Oai thành trường THPT Trần Hưng Đạo.

Sau đó lại đổi tên thành Trường Trung học phổ thông Trần Hưng Đạo - Hà Đông đặt tại quốc lộ 21 thuộc phường Phú Lãm - quận Hà Đông. Tới năm 2013, trường có 95 cán bộ giáo viên, nhân viên và 32 lớp học.[1]

Năm học 2013-2014 trường THPT Trần Hưng Đạo – Hà Đông là trường đầu tiên trên địa bàn quận Hà Đông được UBND thành phố Hà Nội công nhận là trường chuẩn quốc gia.